(57)【要約】【課題】  円錐状の表面を有し、肉厚内にロールの表面の傾斜に沿って伸びる気液２相の熱媒体を封入した密閉室を備えた加熱ローラにおいて、気液２相の熱媒体による潜熱移動を速やかにすること。【解決手段】  円錐状の表面を有する中空のロールと、前記ロールの中空内部に配置し、前記ロールを加熱する加熱源と、前記ロールに連結し前記ロールの軸心を回転中心として回転駆動する回転駆動軸とを備えた加熱ローラ装置において、ロール１１の肉厚内部に、円錐状の表面の傾斜に沿って伸びる気液２相の熱媒体２０を封入する密閉室１８を周方向に複数設けるとともに、加熱源（磁束発生機構）１５を前記ロール１１の大径側に寄せて配置し、遠心力で液相２０ａが集中する部分を加熱量を増加して気化を進め、液相２０ａが集中しない部分の加熱量を低減して液化を進める。【選択図】      図１
2005129371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐状の表面を有する中空のロールと、前記ロールの中空内部に配置し、前記ロールを加熱する加熱源と、前記ロールに連結し前記ロールの軸心を回転中心として回転駆動する回転駆動軸とを備えた加熱ローラ装置において、前記ロールの肉厚内部に、前記ロールの大径側端部から小径側端部へ円錐状の表面に沿って伸びる気液２相の熱媒体を封入する密閉室を周方向に複数設けるとともに、前記加熱源を前記ロールの大径側の中空内一部に配置してなることを特徴とする加熱ローラ装置。
【請求項２】
前記ロールの内周面を表面の円錐状と対応する円錐状の内面としてなることを特徴とする請求項１に記載の加熱ローラ装置。
【請求項３】
前記加熱源は、鉄心に導線を巻回した交番磁束発生機構であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱ローラ装置。
【請求項４】
前記密閉室に封入する熱媒体の液量を前記ロールの回転時に前記密閉室の全長にまたがり気相が形成される量としてなることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の加熱ローラ装置。
【請求項５】
前記複数の密閉室を連通する孔を前記ロールの大径側の端部に形成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の加熱ローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成繊維糸などを加熱延伸する場合などに使用する加熱ローラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば合成繊維糸（以下、合繊糸という）を加熱延伸する場合、図４に示すように２つの加熱ローラＡ、Ｂを配置し、合繊糸Ｔを加熱ローラＡと加熱ローラＢの外周面に当接位置を変えて複数回掛け渡し、各加熱ローラＡおよびＢにより走行する合繊糸Ｔを加熱延伸するようにしている。この場合に使用する加熱ローラの一つとして図３に示すような誘導発熱ローラ装置がある。
【０００３】
この図３において、１は円筒状のロール、２は回転駆動軸、３は円筒状の鉄心、４は円筒状の鉄心３の外周に巻回された誘導コイル、５は図示しないモータに固定された軸受ハウジング、６は軸受、７は軸受ハウジング５に固定された固定盤である。鉄心３と誘導コイル４は誘導コイル４に交流電圧を印加して交番磁束を発生する磁束発生機構を構成し、この磁束発生機構は固定盤７に固定されロール１の中空内部に軸方向に沿って配置されている。
【０００４】
円筒状のロール１は、その一端がその中空内部の軸心に沿って挿入された回転駆動軸２の先端に固定され、回転駆動軸２の回転により軸心を回転中心として回転駆動する。ロール１の肉厚内には、軸方向に一端部から他端部に伸びる密閉室１ａが周方向に複数設けられ、各密閉室１ａには気液２相の熱媒体が封入されている。また、各密閉室１ａの固定盤７側の端部は環状の連通孔１ｂと連通している。
【０００５】
このように構成された誘導発熱ローラ装置では、誘導コイル４に交流電流を流すことによってロール１に交番磁束を発生し、この交番磁束と鎖交する電流を発生してロール１自体がジュール発熱することによって加熱される。すなわち、磁束発生機構は加熱源を構成し、ロール１は加熱ローラとなる。この加熱では、誘導コイル４の長手方向の中央部部分における発熱量が多く両側の端部にいくにしたがい発熱量が少なくなり、ロール１の軸方向における表面温度も中央部部分が高く、両側の端部にいくにしたがい低くなる。しかし、気液２相の熱媒体を封入した密閉室１ａを設けているので、高温部で気化された熱媒体が低温部へ移動して液化し、この繰り返し、すなわち潜熱移動によってロール１の外周面を均一に加熱する。
【０００６】
ところで、円筒状の加熱ロールを２つ平行に配置し、合繊糸をこの２つの加熱ローラに複数回掛け渡して加熱延伸すると、加熱によって合繊糸が自己伸張し走行する糸がゆれあるいはたるみが生じ、加熱ロール上で融着するなどのトラブルを発生する場合がある。このトラブルを避けるために、加熱ロールを円錐状に形成し、円錐状の表面に糸を走行させてたるみなどが発生しないようにしており、上記の誘導発熱ローラ装置におけるロール１においても円錐状に形成することが望まれている。
【特許文献１】特開２０００−１５０１３０号公報
【特許文献２】特開昭５１−１５０１６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２１５０１２号公報
【０００７】
しかし、上記の誘導発熱ローラ装置におけるロール１において、円錐状の表面とするためには先端部（回転駆動軸２が固定される側の端部）に行くにしたがい外径を大きくする必要があるが、先端部に行くにしたがい外径を大きくするとロール１の肉厚が先端部に行くにしたがい厚くなり、ロール１の重心が先端へ移動し、そのために回転駆動軸２を太くしなければならない問題や密閉室１ａのロール１の表面からの距離が先端部に行くにしたがい遠くなり、潜熱移動による効果が薄れるという問題があった。
【０００８】
これらの問題を解消するためにロール１の中空部を先端部に行くにしたがい径、すなわちロール１の内径を大きくし、ロール１の肉厚の増加を低減し、同時に密閉室１ａをロール１の軸心に対して傾斜させるとよいが、密閉室１ａを傾斜させると遠心力の相違により熱媒体の液相がロール１の軸心から最も離れたロール１の先端部に集中し、潜熱移動を妨げ、ロール１の表面温度を不均一にするという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明が解決しようとする課題は、中空のロールを円錐状の表面とし、その肉厚内に、ロールの軸方向に円錐状の表面に沿って伸びる気液２相の熱媒体を封入した密閉室を備えた加熱ローラにおいて、気液２相の熱媒体による潜熱移動を速やかにし、もって斯かる問題を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、円錐状の表面を有する中空のロールと、前記ロールの中空内部に配置し、前記ロールを加熱する加熱源と、前記ロールに連結し前記ロールの軸心を回転中心として回転駆動する回転駆動軸とを備えた加熱ローラ装置において、前記ロールの肉厚内部に、前記ロールの大径側端部から小径側端部へ円錐状の表面に沿って伸びる気液２相の熱媒体を封入する密閉室を周方向に複数設けるとともに、前記加熱源を前記ロールの大径側の中空内一部に配置してなることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、気液２相の熱媒体を封入した密閉室をロールの大径側端部から小径側端部へ適宜区間円錐状の傾斜に沿って伸びて形成し、加熱源をロールの大径側の中空内一部に配置するので、加熱源と対向する密閉室内の液体は気化され、加熱源と対向しない密閉室内の気体は液化され易く、これにより気液２相の熱媒体による潜熱移動が促進される。したがって、ロール表面の温度分布の均一性を高めること、言い換えると温度分布が均一な領域を広げることができる。また、ロールの内周面を円錐状の内面とすることができロールの軽量化を図ることができる。さらに、加熱源をロールの大径側の中空内一部に配置するので、ロールの小径側の中空内に空間が形成され、その空間に軸受ハウジングを配置することが可能となり、回転駆動軸を支持する軸受をロールの重心に近づけて配置し、これにより細い回転駆動軸で高速回転時の振動などを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
中空のロールを円錐状の表面とし、ロールの肉厚内にロールの表面の傾斜に沿って伸びる気液２相の熱媒体を封入した密閉室を備えた加熱ローラにおいて、気液２相の熱媒体による潜熱移動を速やかにする目的を、加熱源をロールの大径側の中空内一部に配置する構成により実現した。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明の実施例について図１を参照して説明する。図１は実施例に係る加熱ローラの縦断面図である。図１において、１１は中空のロール、１２は回転駆動軸、１３は鉄心、１４は鉄心１３の外周に巻回された誘導コイル、１５は鉄心１３と誘導コイル１４とからなる磁束発生機構（加熱源）、１６は図示しないモータまたは軸受ハウジングに固定したフランジ、１７は支持体、１８はロール１１の肉厚内に形成された密閉室、１９は連通孔、２０は液相２０ａと気相２０ｂとからなる気液２相の熱媒体である。
【００１４】
中空ロール１１は表面および内面ともに円錐状とされ、ロール１１の大径側端部から小径側端部に至る肉厚はほぼ一定の厚みとされている。ロール１１の小径側端縁は開口され、大径側端縁は閉塞され、その中心位置にロール１１の中空内の軸心に沿って挿入された回転駆動軸１２の先端部が嵌合固定されている。ロール１１の大径側端部から小径側端部に至る肉厚内には、円錐状の表面の傾斜に沿ってドリルなどにより作成した密閉室１８が周方向に複数形成され、各密閉室１８はその中間部で環状の連通孔１９を介して連通している。なお、この連通孔１９は図２に示すように、ロール１１の大径側端部に設けるようにしてもよい。この場合、ロール１１の大径側端部の重量をより低減することができる。
【００１５】
密閉室１８内には、水などの熱媒体２０が封入されており、ロール１１の加熱により液相２０ａと気相２０ｂが形成される。熱媒体２０の量はロール１１の回転時に密閉室１８の全長にまたがり気相２０ｂが形成される量とされている。この量により密閉室１８がロール１１の回転時の遠心力による熱媒体２０の液体２０ａが充満する部位をなくし、これにより密閉室１８の全長において潜熱の移動がしやすくなる。
【００１６】
フランジ１６はその内面中央から一体的に突き出た円筒状の支持体１７を有し、この支持体１７は外径を大きくした適宜長さの基部１７ａと外径を小さくした固定部１７ｂを有し、固定部１７ｂを先端にしてロール１１の軸心方向に沿い、ロール１１の閉塞端部近傍位置まで延長している。磁束発生機構１５は支持体１７の固定部１７ｂに設置され、ロール１１の中間部の適宜位置より大径側に配置される。なお、基部１７ａの外径を大きくしロール１１の内周面に近づけることによりロール１１の輻射熱をロール１１へ反射させ熱放散を抑制する一方、基部１７ａ内へのロール１１の輻射熱を遮蔽し、この輻射熱による軸受への影響を抑制する。
【００１７】
磁束発生機構１５の大径側に寄せた配置により密閉室１８の全長のうち磁束発生機構１５と対向する部分では加熱量は大きく液体の気化を促進し、磁束発生機構１５と対向しない部分は加熱量は小さく気体の液化が促進される。液化した液体は遠心力により加熱量の大きい部位に移動し、気体は加熱量の小さい部位に移動し、この循環、すなわち潜熱の移動が速やかに行われ、ロール１１の軸方向における磁束発生機構１５の長さよりも長い区間の表面温度を均一化する。
【００１８】
なお、実施例はロールの内周面も円錐状とし、ロール１１の大径側端部から小径側端部に至る肉厚はほぼ一定の厚みとするとともに、密閉室の内径もほぼ一定とするものであるが、ロールの内周面を軸心と平行する円筒状としてもよく、その際、密閉室の内径を大径側端部に行くにしたがい大きくしてもよい。また、実施例は加熱源を磁束発生機構とするものであるが、加熱源は磁束発生機構に限らず、たとえばヒータであってもよい。さらに、実施例の中空ロールは方持型であるが両持型であってもよい。なお、本発明は、円錐状の表面を軸方向に複数有するロールにおいても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る加熱ローラの縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る加熱ローラの要部の縦断面図である。
【図３】誘導発熱ローラの縦断面図である。
【図４】糸類を加熱延伸する状態を示す加熱ローラ装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１  中空ロール
１２  回転駆動軸
１３  鉄心
１４  誘導コイル
１５  磁束発生機構（加熱源）
１６  フランジ
１７  支持体
１８  密閉室
１９  連通孔
２０  熱媒体
２０ａ  液相
２０ｂ  気相
【図１】
2005129371.tif 000003
【図２】
2005129371.tif 000004
【図３】
2005129371.tif 000005
【図４】
2005129371.tif 000006